Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

подбором соответствующих легирующих добавок в стали (например, никеля, хрома, меди), благодаря которым она приобретает свойство не ржаветь;

приданием профилю и конструкции соответствующей формы; изолированием поверхности металла от корродирующего агента.

В наших условиях нержавеющие стали для стальных конструкций применяются довольно редко из-за их высокой стоимости. Большие воз­ можности имеет проектировщик в области формирования конструкций, уменьшая таким образом опасность коррозии.

Изолирование поверхности металла от корродирующего агента мо­ жет быть достигнуто:

покрытием стали тонким слоем защитного металла, устойчивого к действию корродирующих агентов, путем погружения элементов конст­ рукции в расплавленный металл, гальванизации, цементации или метал­ лизации напылением;

изменением поверхностного слоя металла химическим способом, на­ пример образованием на поверхности металла слоя окисла путем окси­ дирования, фосфатирования и т. п.;

покрытием поверхности металла слоем жира или масла; покрытием металла защитной оболочкой из краски, лака или синте­

тического материала; покрытием металла битумными составами;

применением бетонного защитного слоя (15 мм). Рассмотрим важнейшие из этих проблем.

Выбор формы стальных конструкций. Можно сказать, что потери, вызванные коррозией, значительно больше потерь, обусловленных меха­ ническими факторами. Подбирая тип конструкции и проектируя отдель­ ные элементы, проектировщик руководствуется условиями прочности, жесткости и устойчивости, не принимая обычно во внимание проблемы, связанные с соответствующим подбором форм конструкций и ее элемен­ тов, сводящих к минимуму влияние коррозии.

Наибольшее влияние коррозии независимо от среды наблюдается в конструкциях покрытия (стропильных фермах, прогонах, связях), кото­ рые обычно состоят из элементов с тонкими стенками.

В значительно меньшей степени подвержены коррозии подкрановые балки и опоры, обычно состоящие из элементов с более толстыми стен­ ками. Большая стойкость против коррозии опор объясняется также их вертикальным положением, затрудняющим осаждение на конструкции пыли.

Основной задачей при проектировании стальных конструкций явля­ ется такой подбор профилей в конструкции, при котором она в возмож­ но меньшей степени будет подвержена воздействию коррозии. Поэтому важной задачей является изучение влияния формы элементов конструк­ ции на стойкость против коррозии*.

* К о ш и н И. И. Экспериментальное изучение влияния конструктивной формы эле­ ментов стальных конструкций на стойкость против атмосферной коррозии. Сборник трудов, № ю, Моек. инж.-строит, ин-т им. В. В. Куйбышева. М., Госстройиздат, 1956.

38

На рис. 2-10 приведены цифровые данные, показывающие влияние коррозии на различные типы стальных профилей с обозначением потерь массы контрольных образцов в граммах на разных отрезках элементов. На рисунке видно, как неравномерно распределяется коррозия в сече­ ниях различных профилей.

Сравнение этих результатов с помощью относительного коэффициен­ та скорости коррозии S0 приводится на рис. 2-11. Относительный коэф­ фициент скорости коррозии S 0 определяется по формуле

Результаты испытаний обтекания воздухом исследуемых профилей приведены на рис. 2-12 и 2-13. На рис. 2-12 дано время, необходимое для испарения слоя влаги,, покрывающей профиль; на рис. 2-13 приведены значения относительного коэффициента скорости испарения влаги С0, определяемого по формуле

39

Были рассмотрены следующие конструкции: решетчатая, вантовая и со сплошным сечением.

Р е ш е т ч а т а я с и с т е м а решена в 15 вариантах (рис. 2-14):

в варианте 1 пояса выполнены из двух уголковых профилей (со щелью);

вварианте 2 решетка изготовлена из профилей коробчатого типа;

вварианте 3 пояса из тавров;

вварианте 4 верхний пояс из тавра, нижний — из уголкового профи­ ля, поставленного вершиной кверху;

вварианте 5 верхний пояс из тавра, остальные элементы из труб;

вварианте 6 решетка выполнена целиком из труб;

ввариантах 7—10 верхний пояс работал также на изгиб (в варианте 7 верхний пояс выполнен из половины двутавра, остальные элементы из труб, в варианте 8 верхний пояс из тавра, остальные элементы из труб;

вварианте 9 верхний пояс из швеллера, а нижний из углового профиля;

вварианте 10 вся решетка выполнена из труб);

вариант 11 представляет собой вантовую конструкцию; верхний пояс выполнен из половины двутавра, остальные элементы изготовлены из стержней круглого сечения;

в варианте 12 показана двутавровая балка; вариант 13 характеризует прогон со сплошным сечением и нижним

поясом из уголкового профиля;

вварианте 14 показан коробчатый профиль;

вварианте 15 дана балка с поясами из труб.

Сравнение конструктивных решений проводилось на стойкость против коррозии (рис. 2-14), определяемой коэффициентом прочности:

На рис. 2-15 сопоставляется масса 1 м конструкции разных вариан­ тов, а на рис. 2-16.— процент изменения стоимости 1 м конструкции по отношению к конструкции из труб.

На рис. 2-17 сопоставляется стоимость нанесения защитных покрытий в рассматриваемых вариантах конструкции.

На основе этих исследований сделаны следующие выводы:

1. Наиболее стойка перед коррозией решетка из труб. Показатель прочности для нее в 2—2,5 раза больше, чем показатель прочности ре­ шетки, выполненной из уголковых профилей. Эта конструкция также не­ много легче, в то же время стоимость его выполнения почти на 4% выше. Однако следует обратить внимание на то, что показатель стоимо­ сти защитного покрытия здесь в 2 раза меньше соответствующего пока­ зателя для решетки, выполненной из уголковых профилей.

2.В решениях со сплошной стенкой большую прочность (в 1,4 раза) имеет балка коробчатого сечения, чем двутавровая. Стоимость антикор­ розионных оболочек для такой балки тоже меньше (в 1,4 раза), но мас­ са и стоимость изготовления больше в балке коробчатого сечения.

3.Сплошные конструкции лучше решетчатых, кроме трубчатых кон­ струкций.

Обширные исследования скорости коррозии в разных узлах ферм (рис. 2-18) провел Н. М. Воронов*, сравнивая относительные коэффици­ енты скорости коррозии S0 и коэффициенты равномерности коррозии R.

В табл. 2-10 приведены значения коэффициента W, характеризующие стойкость против влияния коррозии, для различных профилей:

стальных конструкций на стойкость против атмосферной коррозии. МИСИ им. В. В. Куй­ бышева, 1958.

42